JPS62173063A - ダイカスト成形等の金型冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金型の冷却条件に基づく成形不良の発生を改善
したダイカスト成形等の金型冷却方法に関する。

（従来の技術） 従来、ダイカスト成形等に用いられる金型冷却方法は、
金型温調装置くよる制御によって、所定温度に保ちなが
ら冷媒となる水又は油等を型内部に形成した冷却通路内
に圧送・循環させるようになっている。

これを第２図におけるトランスミッションケース用金型
について、従来の冷却方法を説明すると、まず、アルミ
合金等の溶融成形材料１をキャビティ２内に圧力を加え
て充填する。このキャビティ２Ｖｉ固定主型３と可動主
型４に挾まれた固定入子５、可動入子６、および入子の
移動方向に対して直交する方向へスライドする中子７に
より囲まれた空間である。

このキャピテイ２内に充填された溶融成形材料１を冷却
固化するために、両人子５，６に各主型５，４側からキ
ャビティ２に向って冷却通路を形成する冷却孔８を設け
、この冷却孔８にはそれぞれ往復式冷却管９ａや循環式
冷却管９ｂ等を配設して、これら管内へ水又は油等の流
体を圧送かつ循環させて金型の冷却を行なっていた。

また、１０はシャフト鋳抜きピンで、その端面１０ａが
固定入子５のキャビテイ面に当接する構造となってお勺
、このシャフト鋳抜きピン１゜の内部処往復式冷却管９
ａを配置させて、この周囲におけるキャビティ偏肉部分
２ａの冷却効果を促すようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、冷却効果を高めるため、金型内九設けた
冷却通路に水等の冷媒を流すと、冷却管に近接したキャ
ビティの一部２ａが局部的に冷却され、この部分に湯じ
わ等の成形不良が発生し、ダイカスト等の成形品に割れ
を生じさせる原因となっていた。

このため、湯じわの発生を防止するため、湯じわ発生個
所部分を冷却する往復冷却管Ｘ、　Ｙへの通水を廃止し
て、この部分の金型温度を１００℃から２００℃以上に
上げて湯じゎの発生を解消することが可能であるが、こ
の場合、シャフト鋳抜きピン１０が膨張して摺動部分に
カジリ、焼付きが発生し、さらにダイカスト等の成形品
に歪みを発生させて所定の寸法精度を維持できないとい
う新たな問題を生じていた。

また、冷却に水を使用することから冷却通路内に水あか
やスケールが堆積し、冷却能率を低下させるため、生産
タクトを遅らせるとともに金型のメインテナンス等に多
大の時間を必要としていた。

さらに、冷却管、特に往復式冷却管は配管サイズの問題
から、金型に使用できる範囲が規制され、設計上の自由
度がないため、冷却効果には限界があり、かつ金型温度
の制御を行なう温調装置はセンサー、アクチュエータ、
制御部等を含むので高価となり、設備コストを増大させ
るという問題点もあった。

このような問題点を解消するために、本発明は水等の冷
媒で直接金型を冷却せずに金型冷却の温度勾配を小さく
して、冷却するとともに安定した冷却能率を維持して、
成形不良を発生させない安価な金型冷却方法を提供する
ことを目的としている。

（問題点を解決するだめの手段） 上記目的を達成するため、本発明は溶融成形材料を金型
のキャビティ内に圧力を加えて充填した後、前記金型内
に設けた冷媒室に封入された低融点合金の溶融潜熱によ
る熱吸収により型冷却を行なうことを特徴としている。

（作　用） このような構成としたことから、冷却管に流入する水等
の冷媒によって金型のキャビテイ面を局部的に、かつ急
激に冷却することがなくなり、低融点合金が高温の溶融
成形材料から金型内に蓄えられた熱量を徐々に吸収して
溶融し、その溶融潜熱により、金型が冷却されることに
なる。

また、低融点合金を封入する冷媒室の形状は金型に応じ
て自由に決めることができ、低融点合金は融点温度の異
なるものを所定必要量だけキャビティの周囲に充填する
ことにより、封入合金の融点温度に型温を保持すること
が可能となる。

さらに、低融点合金を用いることによって、キャビティ
を形成する型表面と冷却通路間での温度勾配が小さくな
って金型に作用する熱応力を軽減して金型の寿命を高め
ることができる。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本実施例における金型の構成断面図であシ、こ
こで用いる構成要素のうち第２図で用いた従来例の要素
と同一もしくは同等の機能を有するものは、同一の符号
で示すこととし、その説明を省略する。

本実施例における金型の特徴は、シャフト鋳　、抜きピ
ン１０近傍のキャビティ部２ａに発生する湯じわを防止
するために、低融点合金、たとえば鉛ｐｂ、ピイスマス
Ｂｉ１アンチモンＳｂ等、もしくけそれらとスズＳｎと
の合金等々が封入された冷媒室１２を設けたことにある
。

また、従来問題とならなかった他のキャビティ周辺部に
は、従来と同様の冷却方法をそのまま適用しておシ、第
１図中では省略した。

冷媒室１２は、ここではシャフト鋳抜きビン１０内に封
入された第１冷媒室１３と、シャフト鋳抜きビン１０に
当接する固定入子５側のキャビティ２の表面から熱量を
吸収する第２冷媒室１４とがある。第１冷媒室１３には
、５ｎ−Ｐｂ３２％（融点１４５℃）の低融点合金１５
を充填し、第２冷媒室１４にＩｔｉ　Ｂ１−８ｎ　４３
％（融点１３５℃）の低融点合金１６を充填している。

また第１、第２冷媒室１５，１４には、その内部に冷却
パイプ１７を埋設して冷却通路を形成し、所定温度の水
等が図中矢印の方向へ流れて循環するようになっている
。

なお、１８は低融点合金１５．１６を各冷媒室１３．１
４内に封入するための蓋となるプレートであり、１９１
−ｊとのプレート１日をシャフト鋳抜きビン１０および
固定入子５に固定するボルトである。

このような構成からなる金型を用いたダイカスト成形等
の金属冷却方法を次に説明する。

まず、キャビティ２内に溶融成形材料１（ダイカスト成
形の場合にはたとえばアルミ合金、亜鉛合金等）を高圧
で充填される。この材料充填工程が終ると、次に溶融成
形材料１がキャビティ２の形状に合わせて、所望の成形
晶となるように金型を冷却する冷却工程が開始する。

この際、キャビティ形状から、特に冷却条件の設定によ
り成形不良等の問題を生じない個所では、従来からの冷
却管内を循環する水で金型が直接冷却される。

しかし、金型の冷却条件により湯じわ等の成形不良が起
こる個所では、直接冷却管内への通水による局部的に急
激な冷却方法を適用できない。

そこで、キャビティ表面に近接した各冷媒室１２内に封
入された低融点合金１５．１６が溶融成形材料１の熱量
を吸収した型表面によって溶融され、型表面の熱量を吸
収することになる。

つまり低融点合金１５・１６の溶融潜熱によって型冷却
が行なわれる。

この冷却方法では、金型の各冷媒室に封入された低融点
合金１５．１Ｓは、それぞれ融点が異なっておシ、第２
冷媒室１４の融点のよシ低い低融点合金１６が溶融し、
次に第１冷媒室１３の低融点合金１５が溶融する。

このため、金型は封入合金の融点温度１４５℃から１３
５℃へと徐々に冷却される。

まだ、各冷媒室１２には、冷却パイプ１７が埋設されて
いるため、冷却パイプ１７内を流れる水等は直接金型を
冷却することなく、溶融した低融点合金１５・１６を再
度固化、させることが可能となシ、ダイカスト成形等の
成形作業を連続して行なうことができる。

金型温度の制御は、必要とする型温に対応する融点の低
融点合金を適当量金型内に充填することで、融点温度を
型温に保持可能となる。そのだめの計算式としては、低
融点合金の充填量をＷ　（ｇ）とし、溶融成形材料から
金型が受は取る全熱量をＨ（、、ｉ＋）、低融点合金の
潜熱をｈｔ（ｄ／ｇ）とすれば、 ■ となることから充填量の最適設定値を決定すればよい。

したがって本実施例の金型冷却方法によれば型表面と冷
却通路の温度勾配を小さくシ、シかも従来の１００℃程
度の型温を１３０〜１４０℃程度に上昇させることがで
きるので、シャフト鋳抜きビン１０を特に加熱せずとも
湯じわの発生を防止できる。

上記の効果は、本実施例の金型を用いて湯じわの発生状
態を測定したデータによって、従来のものに比べ湯じわ
による成形不良が１０優から２チ以下に低減できること
が判明した。

本実施例ではトランスミツシ目ン用金型について本発明
の冷却方法を適用したが、これに限ラス、シャフト鋳抜
きビンのない他の一般の金型にも適用可能であシ、かつ
、低融点合金もその金型の最適な型温に応じて決定すれ
ばよい。

したがって、低融点合金は一種類であってもよいし、融
点の異なる複数の低融点合金を用いてもよい、また冷媒
室は金型に応じてその形状および個数を任意に決めるこ
とができる。

（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように、本発明は冷却を
必要とする金型内の所定位置に低融点合金を封入した冷
媒室を設けて、高温の溶融成形材料から金型内に蓄えら
れた熱量を低融点合金の溶融潜熱によって徐々に吸収す
ることにより、金型冷却の温度勾配を小さくするととも
に最適な型温に合った低融点合金の融点温度に金型温度
を保持可能とするので、湯じわ等の成形不良の少ない成
形品を生産することができる。

また従来の方法によυ金型温度を制御しようとすると、
金型冷却に用いる装置のセンサ系及び型冷却系のメイン
テナンスを十分性なわなければ冷却能力の安定性を確保
することができないのに比較して、本発明は金型に設け
る低融点合金の種類を変更することにより金型温度の制
御が可能であるため、冷却能力の維持が容易となり、生
産性の低下や品質の劣化を防止するとともに低コストで
所望の金型冷却を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の金型を示す断面構成図、 第２図は従来例忙おける金型の冷却方法を説明するだめ
の金型断面構成図である。 １・・・溶融成形材料　　２・・・キャビティ１２・・
・冷媒室　　　　１５．１６・・・低融点合金特許出願
人　　トヨタ自動車株式会社 （ほか１名） 牙１図 １−−：客融仄形オイ料　　　　　　２゛゛キーヒ゛テ
ィ牙２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融成形材料を金型のキャビティ内に圧力を加え
   て充填した後、前記金型内に設けた冷媒室に封入された
   低融点合金の溶融潜熱による熱吸収により型冷却を行な
   うことを特徴とするダイカスト成形等の金型冷却方法。
2. （２）低融点合金を封入した冷媒室は、溶融した前記低
   融点合金を水等の冷媒により再び凝固可能とした構成か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダ
   イカスト成形等の金型冷却方法。